В научном журнале международного издательства MDPI «Полимеры» вышла научная статья, посвященная разработке самоочищающихся фильтров для медицинских масок. Эта работа началась в 2022 году на научно-технологической программе «Большие вызовы». Над разработкой трудились школьники направления «Нанотехнологии».
В «Сириусе» команде удалось создать прототип разработки и провести первые тестирования. После завершения программы проект решили доработать и провести более тщательные исследования. В 2023 году по итогам этой разработки вышла научная статья. В настоящее время авторы ищут партнеров для проекта и готовы внедрить свою работу в реальную жизнь.
Задачу для «Больших вызовов-2022 предложили ученые лаборатории «Прикладная плазмоника» Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. Школьники под руководством наставников создавали самоочищающийся фильтр для защиты органов дыхания от микробов и пыли. В его основе лежит пористая фильтрующая пленка из смеси полимеров с добавлением наночастиц оксида титана и серебра. Пленка задерживает вредные частицы, не позволяя им попасть в органы дыхания. А при воздействии света проявляются антибактериальные свойства маски. Наночастицы на свету или под воздействием ультрафиолетовой лампы разрушают органические молекулы микробов, что позволяет неоднократно использовать маски после такой обработки светом. Это особенно удобно в медучреждениях, где врачам и пациентам регулярно требуется защищать органы дыхания.
«Итогом нашей работы на „Больших вызовах“ стал прототип маски с разработанными фильтрами. Основу составляет привычная нам медицинская маска, куда интегрируются вкладыши с фильтрами. Для того чтобы они надежно крепились, мы продумали и распечатали на 3D-принтере специальные держатели-клапаны», — рассказывает руководитель проекта — заведующая лабораторией «Прикладная плазмоника» Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники Анна Бондаренко.
Свою разработку участники проекта тестировали несколькими методами. На самой программе в июле 2022 года ребята разработали систему продувки: пропускали через фильтры воздух и на выходе при помощи биосенсоров фиксировали, насколько эффективно они задерживают частички пыли или каких-либо микробов. Школьники определили, что их маски значительно превосходят по эффективности стандартные средства защиты органов дыхания.
Второй этап тестирований проходил уже после программы на площадках белорусского университета. Для этого руководители исследования провели необычный эксперимент с участием волонтера Александра Бурко, который является младшим научным сотрудником лаборатории и второй год принимает участие в «Больших вызовах» как ассистент руководителя. Александр сам надевал разработанную маску и проводил в ней различные периоды времени. После этого при помощи биосенсоров ученые изучали смывы с фильтров. В результате проведенных экспериментов фильтры показали свою активность. Они накапливали различные частички, а также самоочищались даже под воздействием обычного дневного освещения.
Свою разработку ученые представили в Республике Баларусь на выставке «Здравоохранение», которая проходила в мае 2023 года.
Кроме того, руководители проекта зафиксировали все полученные результаты, на основании которых было принято решение выпустить научную статью. В ее подготовке активное участие принимали школьники, работавшие над проектом в рамках «Больших вызовов». После завершения программы команда продолжила работу, находясь в постоянной связи с руководителями. В статье описывается методика изготовления фильтров, анализируются их антибактериальные свойства разными методами, представлены выводы и перспективы использования.
«В рамках проекта я очень много работал с ЧПУ-станком и изготавливал пленки для наших испытаний. Также я создавал тестирующие системы для оценки наших фильтров. Важным итогом работы стала научная публикация. Она позволила нам обобщить все полученные результаты. Над статьей мы работали всей командой. Научный руководитель написала основу, после чего мы все ее дополняли, вносили уточнения и коррективы, согласовывая друг с другом. Для меня это был первый опыт подобной работы. Кроме того, с этим проектом я принял участие в региональном этапе ВСОШ по экологии и стал призером. Мне очень нравится наш проект, и я готов его продолжать, – поделился участник «Больших вызовов» 11-классник Владимир Попов из Астрахани.
Авторы проекта отмечают, что готовы развивать сотрудничество и искать партнеров для внедрения их продукта в реальные сферы жизни.
